Bài viết xác định điều kiện khử khoáng và khử protein trong quy trình sản xuất chitin bằng phương pháp sinh học từ vỏ tôm sú (Penaeus monodon), nguồn nguyên liệu phong phú ở Đồng bằng Sông Cửu Long. Nghiên cứu sử dụng 2 chủng vi khuẩn Bacillus sp. TV11 và Lactobacillus sp. T432 để khảo sát ảnh hưởng của nồng độ và tỷ lệ của hai chủng này đến quá trình lên men, đồng thời khảo sát ảnh hưởng của nồng độ rỉ đường và muối NaCl bổ sung đến quá trình lên men.
TNU Journal of Science and Technology 225(08): 230 - 238 SẢN XUẤT CHITIN TỪ VỎ TÔM SÚ (Penaeus monodon) SỬ DỤNG VI KHUẨN Bacillus sp TV11 VÀ Lactobacillus sp T432 Huỳnh Xuân Phong*, Lợi Đức Linh, Phạm Hoàng Nam, Nguyễn Ngọc Thạnh, Bùi Hoàng Đăng Long Trường Đại học Cần Thơ TÓM TẮT Chitin polysaccharide tự nhiên phong phú ứng dụng nhiều lĩnh vực, đặc biệt bảo quản thực phẩm y dược Mục đích nghiên cứu nhằm xác định điều kiện khử khoáng khử protein quy trình sản xuất chitin phương pháp sinh học từ vỏ tôm sú (Penaeus monodon), nguồn nguyên liệu phong phú Đồng Sông Cửu Long Nghiên cứu sử dụng chủng vi khuẩn Bacillus sp TV11 Lactobacillus sp T432 để khảo sát ảnh hưởng nồng độ tỷ lệ hai chủng đến trình lên men, đồng thời khảo sát ảnh hưởng nồng độ rỉ đường muối NaCl bổ sung đến trình lên men Kết cho thấy nồng độ giống vi khuẩn bổ sung 20% (v/w), tỷ lệ vi khuẩn Bacillus sp TV11 Lactobacillus sp T432 1:1 (lên men với vi khuẩn Bacillus sp TV11 ngày sau bổ sung vi khuẩn Lactobacillus sp T432) cho kết tốt trình lên men sản xuất chitin Nồng độ rỉ đường 15% (w/w) NaCl 3% (w/w) thích hợp cho q trình lên men sản xuất chitin Sản phẩm chitin thơ thu có hàm lượng protein tro lại 8,0% 3,51% (khử 79,64% protein 83,02% tro) sau ngày lên men Từ khóa: Bacillus sp TV11; chitin; Lactobacillus sp T432; lên men; vỏ tôm sú Ngày nhận bài: 01/4/2020; Ngày hoàn thiện: 12/6/2020; Ngày đăng: 10/7/2020 PRODUCTION OF CHITIN FROM SHRIMP SHELLS (Penaeus monodon) USING Bacillus sp TV11 AND Lactobacillus sp T342 Huynh Xuan Phong*, Loi Duc Linh, Pham Hoang Nam, Nguyen Ngoc Thanh, Bui Hoang Dang Long Can Tho University ABSTRACT Chitin is one of abundant polysaccharides in nature and polularly applied in many fields, especially in food preservation and medicine The study aimed to produce high quality chitin by biological method from shrimp shells (tiger prawn, Penaeus monodon) which are the plentiful source of raw materials in Mekong Delta This study used two strains of Bacillus sp TV11 and Lactobacillus sp T432 to investigate the effects of initial inoculum concentrations of Bacillus sp TV11 and Lactobacillus sp T432 and their ratios to the fermentation processes; to study the the effect of molasses and salt concentrations supplemented into the fermentation process The results show that 20% (v/w) of bacteria concentrations, ratio 1:1 of Bacillus sp TV11 and Lactobacillus sp T432 (fermented with Bacillus sp TV11 in three days then inoculated Lactobacillus sp T432) for the best result to chitin production Concentrations of molasses at 15% (w/w) and 3% (w/w) of NaCl were suitable for the production of chitin The crude product of chitin was obtained with protein and ash remaining only 8.00% and 3.51%, respectively (79.64% protein and 83.02% ash were removed) after days of fermentation Keywords: Bacillus sp TV11; chitin; fermentation; Lactobacillus sp T432; shrimp shells Received: 01/4/2020; Revised: 12/6/2020; Published: 10/7/2020 * Corresponding author Email: hxphong@ctu.edu.vn 230 http://jst.tnu.edu.vn; Email: jst@tnu.edu.vn Huỳnh Xuân Phong Đtg Tạp chí KHOA HỌC & CƠNG NGHỆ ĐHTN Giới thiệu Chitin vật liệu đại, linh hoạt thân thiện với môi trường diện phổ biến thứ hai tự nhiên, sau cellulose [1], [2] Chúng sử dụng hầu hết lĩnh vực xử lý nước thải, công nghiệp giấy bột giấy, y dược, mỹ phẩm, công nghệ sinh học, nông nghiệp, khoa học thực phẩm công nghệ màng [3], [4] Theo phương pháp hóa học, để tinh chitin vỏ đầu tơm xử lý với acid mạnh HCl để khử khoáng NaOH để khử protein Một hạn chế phương pháp gây ô nhiễm môi tường nước thải có nồng độ BOD (Biological Oxy Demand) cao, ảnh hưởng đặc tính lý hóa, giảm chất lượng, giảm giá thành sản xuất chitin - chitosan gây hao mòn thiết bị [5], [6] Lên men vỏ đầu tơm có tác dụng bảo quản thu hồi số sản phẩm có giá trị như: chitin, protein, khống hữu cơ, lipid, chất màu (astaxanthin) Lên men acid lactic kết hợp với xử lý hóa chất nghiên cứu nhằm thay phương pháp hóa học, giảm lượng hóa chất sử dụng [7]-[9] Xu hướng sử dụng vi khuẩn để loại bỏ protein khỏi phần vỏ giáp xác nhiều nhà nghiên cứu quan tâm [10], [11] Tuy nhiên, trình lên men sản xuất chitin vi sinh vật phát sinh mùi thối nên cần quan tâm xử lý trình sản xuất Chitin diện tự nhiên dạng liên kết với protein chất khoáng (chủ yếu calcium carbonate) Khử protein khử khoáng hai bước quan trọng ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng hiệu suất thu hồi chitin [12] Quá trình lên men acid lactic giúp khử khống chúng bị kết tủa (hình thành calcium lactate) khử protein điều kiện pH thấp nhờ hoạt động enzyme thủy phân protein từ acid lactic, ví dụ Lactobacillus plantarum, L acidophilus, Lactococcus sp [10], [13], [14] Vi khuẩn Bacillus spp xem nhóm có hoạt tính enzyme thủy phân protein hiệu nên ứng dụng nhiều nghiên cứu http://jst.tnu.edu.vn; Email: jst@tnu.edu.vn 225(08): 230 - 238 để khử protein trình thu hồi chitin, số loài Bacillus spp sử dụng Bacillus pumilus, B subtilis, [15]-[17] Một số nghiên cứu gần cho thấy kết khả quan thực trình lên men thu hồi chitin với hỗn hợp chủng vi khuẩn L plantarum Lactococcus sp [13], L paracasei Serratia marcescens [18],… Nghiên cứu Loi cộng phân lập tuyển chọn hai chủng vi khuẩn Bacillus sp TV11 Lactobacillus sp T432 có khả lên men tốt [19] Nghiên cứu thực với mục tiêu khảo sát khả lên men điều kiện ảnh hưởng đến trình lên men vi khuẩn Bacillus sp TV11 Lactobacillus sp T432 để góp phần nâng cao hiệu khử protein khử khống quy trình tách chiết chitin phương pháp sinh học Vật liệu phương pháp 2.1 Nguyên vật liệu hóa chất Vỏ vỏ đầu tôm sú thu thập nhà máy chế biến tôm TP Cần Thơ Mẫu trữ lạnh q trình thu thập vận chuyển phịng thí nghiệm Sau rửa với nước, mẫu trữ đông -20ºC đến sử dụng Hai chủng vi khuẩn Bacillus sp TV11 Lactocillus sp T432 phân lập, tuyển chọn lưu trữ Viện NC&PT Cơng nghệ Sinh học, Đại học Cần Thơ Hố chất: Na2B4O7.10H2O, C6H4(CHO)2, dạng tinh khiết hãng Sigma-Aldrich Ajax Finechem cung cấp Các môi trường nuôi cấy vi khuẩn MRS agar (De Man, Rogosa and Sharpe), MRS broth, NA (Nutrient Agar), NB (Nutrient Broth) mua từ sản phẩm thương mại Merck (Đức) HiMedia Laboratories (Ấn Độ) 2.2 Khảo sát ảnh hưởng nồng độ vi khuẩn Bacillus sp TV11 Lactobacillus sp T432 đến q trình lên men Lên men vỏ tơm sú bình nhựa dung tích lít, bình chuẩn bị sẵn lít dung dịch gồm muối NaCl 3% (w/w) rỉ đường 15% (w/w) [20] Sau bổ sung 300 g vỏ 231 Huỳnh Xuân Phong Đtg Tạp chí KHOA HỌC & CƠNG NGHỆ ĐHTN tơm sú vi khuẩn (Bacillus sp TV11 Lactobacillus sp T432) nuôi ủ tương ứng môi trường Nutrient broth MRS broth 37ºC 24 giờ, nồng độ đạt 108 tế bào/ml) với nồng độ 0; 10; 20; 30; 40 50%, tỷ lệ 1:1 tương ứng với nghiệm thức N1, N2, N3, N4, N5 N6 để xác định nồng độ vi khuẩn thích hợp cho q trình lên men vỏ đầu tơm Thí nghiệm bố trí điều kiện lên men tĩnh nhiệt độ phịng thí nghiệm (30-32ºC) 2.3 Khảo sát ảnh hưởng tỷ lệ vi khuẩn đến trình lên men Lên men vỏ tôm sú với nồng độ vi khuẩn chọn từ thí nghiệm bổ sung vi khuẩn theo tỷ lệ sau: P0: không bổ sung vi khuẩn; PTV11: bổ sung Bacillus sp TV11; PT432: bổ sung Lactobacillus sp T432; PB:L: bổ sung lúc dòng Bacillus sp TV11 Lactobacillus sp T432 theo mức độ tỷ lệ chủng vi khuẩn (P3:1 tỷ lệ 3:1, P1:1 tỷ lệ 1:1 P1:3 tỷ lệ 1:3 Bacillus sp TV11 Lactobacillus sp T432); P(T432+TV11): lên men với Lactobacillus sp T432 ngày bổ sung Bacillus sp TV11; P(TV11+T432): lên men với Bacillus sp TV11 ngày sau bổ sung Lactobacillus sp T432 để tìm tỷ lệ vi khuẩn thích hợp từ tổ hợp cho trình lên men vỏ đầu tơm Điều kiện lên men thực tương tự nội dung 2.2 2.4 Ảnh hưởng nồng độ rỉ đường muối NaCl đến q trình lên men Thí nghiệm thực với điều kiện chọn từ hai thí nghiệm Bổ sung rỉ đường nồng độ 0; 10; 15 20% (w/w) nồng độ muối mức 0; 3; 7% (w/w) để tìm nồng độ rỉ đường muối tốt cho q trình lên men vỏ đầu tơm Điều kiện lên men thực tương tự nội dung 2.2 2.5 Phương pháp phân tích xử lý số liệu Các thí nghiệm lặp lại lần xử lý thống kê chương trình Stagraphics Plus v5.0 Ở thí nghiệm khảo sát nồng độ, 232 225(08): 230 - 238 tỷ lệ vi khuẩn, nồng độ rỉ đường muối; nghiệm thức xác định giá trị pH (đo pH kế), hàm lượng acid lactic (phương pháp chuẩn độ acid [21]), đạm tổng số (thực theo phương pháp Kjeldalh [21]), đạm amin dịch lên men (phương pháp OPA, sử dụng ortho-phthalaldehide [22]), hàm lượng tro (phương pháp đốt nhiệt độ 550600°C [23]) bán thành phẩm thời điểm 0; 3; 6; 9; 12 15 ngày lên men Mức độ khử protein khử khoáng thực theo mô tả Rao Stevens (2005) [24] Kết thảo luận 3.1 Ảnh hưởng nồng độ vi khuẩn Bacillus sp TV11 Lactobacillus sp T432 Kết phân tích hàm lượng acid lactic dịch lên men cho thấy sau ngày lên men, hàm lượng acid lactic nghiệm thức N5 (bổ sung 40% hai chủng Bacillus sp TV11 Lactobacillus sp T432 với tỷ lệ 1:1) đạt giá trị cao 0,96 g/l khác biệt so với nghiệm thức N3 (0,92 g/l), nghiệm thức N2 (0,89 g/l) nghiệm thức N1 (0,81 g/l) không khác biệt so với nghiệm thức N4 (0,94 g/l) (Hình 1A) Kết cho thấy hàm lượng acid lactic nghiệm thức N3 (bổ sung 20% Bacillus sp TV11 Lactobacillus sp T432 với tỷ lệ 1:1) đạt cao 1,71 g/l (ngày 9) khác biệt so với nghiệm thức N1 (1,23 g/l) N2 (1,42 g/l) không khác biệt so với nghiệm thức N4 (1,57 g/l) N5 (1,62 g/l) Ở ngày 12 15, nghiệm thức N3 đạt giá trị cao nhất, 1,89 g/l 1,98 g/l, khác biệt so với tất nghiệm thức lại Như nghiệm thức N3 có hàm lượng acid cao tương ứng với 20% Bacillus sp TV11 Lactobacillus sp T432 với tỷ lệ 1:1 Hàm lượng tro lại nghiệm thức giảm theo thời gian lên men, giảm mạnh từ ngày đến ngày 12, sau giảm khơng đáng kể từ ngày 12 đến ngày 15 (Hình 1B) Tuy nhiên, nghiệm thức N3 có giảm nhiều nhất, từ 10,01% (ngày 12) xuống 7,34% (ngày 15) Ở ngày lên men thứ 3, nghiệm thức N4 http://jst.tnu.edu.vn; Email: jst@tnu.edu.vn Huỳnh Xuân Phong Đtg Tạp chí KHOA HỌC & CƠNG NGHỆ ĐHTN đạt giá trị thấp 17,81, thấp so với nghiệm thức N1 (19,68%), N2 (18,92%) N5 (18,66%), không khác biệt so với nghiệm thức N3 (18,44%) Ngày 9, nghiệm thức N3 đạt giá trị thấp 13,29% khác biệt có ý nghĩa thống kê độ tin cậy 95% so với nghiệm thức lại Nghiệm thức có hàm lượng tro cịn lại thấp nhất, giảm từ 19,82% (ngày 0) xuống 7,34% (ngày 15) Kết hình 1C cho thấy hàm lượng đạm amin dịch lên men nghiệm thức tăng chậm đến ngày thứ 9, sau tăng nhanh đến ngày thứ 15 Hàm lượng đạm amin nghiệm thức N3 đạt giá trị cao tăng từ 0,52 mgN/ml (ngày 0) lên 1,57 mgN/ml (ngày 15) Nghiệm thức N5 đạt giá trị cao 0,68 mgN/ml (ngày 3), cao so với nghiệm thức N1 (0,53 mgN/ml), N2 (0,56 mgN/ml) 2.5 A N3 (0,6 mgN/ml), không khác biệt so với nghiệm thức N4 (0,64 mgN/ml) Hàm lượng đạm amin thể rõ nghiệm thức N3, đạt giá trị cao ngày lên men thứ (0,89 mgN/ml), ngày 12 (1,36 mgN/ml) ngày 15 (1,57 mgN/ml) khác biệt so với nghiệm thức lại Hàm lượng đạm tổng số nghiệm thức giảm dần Sau ngày lên men, nghiệm thức N5 giảm mạnh từ 6,04% (ngày 0) xuống 5,15% (ngày 3) (Hình 1D) Tuy nhiên, ngày lên men thứ 9; 12 15 nghiệm thức N3 ln đạt giá trị thấp 4,54% (ngày 9); 4,26% (ngày 12) 4,01% (ngày 15), thấp so với nghiệm thức lại Như vậy, nghiệm thức N3 cho kết tốt chọn cho thí nghiệm B Acid lactic (g/l) 225(08): 230 - 238 N1 N2 1.5 N3 N4 N5 N6 0.5 0 12 15 Thời gian (ngày) C D Hình Ảnh hưởng nồng độ vi khuẩn đến hàm lượng acid lactic (A), hàm lượng tro (B), đạm amin (C) đạm tổng số (D) 3.2 Ảnh hưởng tỷ lệ vi khuẩn đến trình lên men Kết cho thấy hàm lượng acid lactic tăng theo thời gian lên men tăng nhanh ngày lên men thứ đến ngày thứ (Hình 2A) Các nghiệm thức khơng có bổ sung vi khuẩn Bacillus sp TV11 hàm http://jst.tnu.edu.vn; Email: jst@tnu.edu.vn 233 Tạp chí KHOA HỌC & CƠNG NGHỆ ĐHTN lượng acid lactic ln thấp nghiệm thức có bổ sung vi khuẩn Lactobacillus sp T432 Ở ngày lên men thứ 3, hàm lượng acid lactic nghiệm thức cao 1,16 g/l giá trị cao so với nghiệm thức P0 (0,93 g/l), PTV11 (1,07 g/l) P1:3 (1,06 g/l) Ở ngày 9, 12 15, nghiệm thức P1:3 đạt giá trị cao 1,85; 2,05; 2,11 g/l; giá trị khác biệt ý nghĩa so với nghiệm thức lại với độ tin cậy 95% Như vậy, nghiệm thức P1:3 cho hàm lượng acid lactic cao so với nghiệm thức lại Ở ngày lên men thứ 3, hàm lượng tro lại nghiệm thức P(T423+TV11) đạt thấp 17,15%, tương đương với P3:1 (17,37%) thấp so với nghiệm thức cịn lại (Hình 2B) Tiếp tục lên men ngày 9, 12 15, hàm lượng tro lại nghiệm thức P(TV11+T432) 12,56%; 10,34% 8,69% Các giá trị không khác biệt với nghiệm thức PT432 (10,82%) ngày lên men thứ 12 Nghiệm thức P3:1 có hàm lượng tro cịn lại thấp nhất, kết phù hợp với hàm lượng acid lactic cao Hàm lượng đạm amin tăng dần theo thời gian lên men, nghiệm thức P0, PT432 PTV11 (khơng bổ sung dịng vi khuẩn) đạt thấp so với nghiệm thức bổ A 1.60 PT432 1.40 PTV11 1.20 P3:1 1.00 15 0.80 0.60 0.40 P(T432+TV11) 0.20 P(TV11+T432) 10 0.00 12 P0 1.80 20 P1:1 P1:3 B 15 1.40 1.20 1.00 P1:1 P1:3 0.80 P1:3 P(T432+TV8) 0.60 0.40 P(TV8+T432) P(T432+TV11) 0.20 P(TV11+T432) 0.00 Thời gian (ngày) P0 PT432 PT432 PTV8 PTV11 P3:1 P3:1 P1:1 1.60 Tro (%) Đạm amin (mgN/ml) 25 P0 1.80 225(08): 230 - 238 sung lúc dịng vi khuẩn (Hình 2C) Ở ngày 3, nghiệm thức P(TV11+T432) có hàm lượng đạm amin cao 0,75 mgN/ml không khác biệt so với P1:3 (0,71 mgN/ml), khác biệt so với PT432 (0,62 mgN/ml), PTV11 (0,69 mgN/ml), P3:1 (0,57 mgN/ml) P1:1 (0,54 mgN/ml) P(T432+TV11) (0,60 mgN/ml) Sau 9, 12 15 ngày lên men, nghiệm thức P(TV11+T432) đạt giá trị cao 1,34; 1,42 1,60 mgN/ml Các giá trị khác biệt so với nghiệm thức lại (trừ ngày 12 (đạt 1,42 mgN/ml) không khác biệt với nghiệm thức P1:3 P(T432+TV11), đạt 1,37 mgN/ml) Hàm lượng đạm tổng số giảm dần theo thời gian lên men, nghiệm thức P(TV11+T432) giảm mạnh từ 5,78% (ngày 0) xuống 4,06% (ngày 15), giảm 1,72% (Hình 2D) Nghiệm thức P1:3 ln đạt giá trị thấp ngày lên men (5,05%); (4,48%) 15 (4,16%), khác biệt có ý nghĩa thống kê mức ý nghĩa 95% so với nghiệm thức lại Như nghiệm thức P(TV11+T432) (lên men với vi khuẩn Bacillus sp TV11 ngày sau bổ sung vi khuẩn Lactobacillus sp T432, tỷ lệ 1:1 (20% vi khuẩn Bacillus sp TV11 20% vi khuẩn Lactobacillus sp T432 (mật số ban đầu 108 tb/ml) cho kết tốt chọn để bố trí Đạm amin (mgN/ml) Huỳnh Xuân Phong Đtg 12 15 Thời gian (ngày) 0 P0 P0 1.60 1.60 PT432 PT432 1.40 1.40 PTV11 PTV11 1.20 P3:1 P3:1 1.00 0.80 0.60 Đạm amin (mgN/ml) Đạm amin (mgN/ml) 1.20 C 0.40 1.00 P1:1 P1:1 0.80 P1:3 P1:3 0.60 0.40 P(T432+TV11) 0.20 P(TV11+T432) P(T432+TV11) P(TV11+T432) 0.20 0.00 0.00 0 3 6 9 12 Thời gian (ngày) 12 D 1.80 Đạm amin (mgN/ml) 1.80 1.80 12 15 P0 Thời gian (ngày) 1.60 PT432 1.40 PTV11 1.20 P3:1 1.00 P1:1 0.80 P1:3 0.60 0.40 P(T432+TV11) 0.20 P(TV11+T432) 0.00 12 15 Thời gian (ngày) 15 15 Thời gian (ngày) Hình Ảnh hưởng tỷ lệ vi khuẩn đến hàm lượng acid lactic (A), tro (B), đạm amin (C) đạm tổng số (D) 234 http://jst.tnu.edu.vn; Email: jst@tnu.edu.vn Huỳnh Xuân Phong Đtg Tạp chí KHOA HỌC & CƠNG NGHỆ ĐHTN 3.3 Ảnh hưởng nồng độ rỉ đường muối đến trình lên men Kết phân tích bảng cho thấy hàm lượng tro lại nghiệm thức giảm dần theo thời gian lên men Tốc độ giảm nhanh từ ngày đến ngày 9, sau chậm dần đến ngày 15 Hàm lượng tro cịn lại thấp nghiệm thức 10 từ 20,67% (ngày 0) xuống 2,64% (ngày 15) Giá trị khác biệt có ý nghĩa thống kê so với nghiệm thức lại độ tin cậy 95% (trừ ngày 3, không khác biệt với nghiệm thức 16 (15,41%) Hàm lượng tro lại nghiệm thức 10 giảm nhanh từ ngày (20,67%) đến ngày (15,25%), ngày (8,15%) ngày (3,51%), sau tốc độ giảm hàm lượng tro lại chậm đạt 3,42% (ngày 12) 2,64% (ngày 15) Kết cho thấy, hàm lượng tro lại từ nghiệm thức đến (có bổ sung rỉ đường 15% 20%) thấp khác biệt so với nghiệm thức đến (khơng có bổ sung 7% rỉ đường) Như vậy, kết phân tích ảnh hưởng nồng độ STT 10 11 12 13 14 15 16 225(08): 230 - 238 rỉ đường nồng độ muối đến hàm lượng tro cịn lại nghiệm thức 10 tốt ứng với bổ sung 15% rỉ đường 3% muối, tốc độ giảm hàm lượng tro nhanh từ ngày đến ngày 9, sau giảm dần đến ngày 15 Ảnh hưởng nồng độ rỉ đường muối đến hàm lượng protein thể bảng 2, tốc độ giảm hàm lượng protein nhanh từ đến ngày, sau giảm chậm đến ngày 15 Hàm lượng protein lại thấp nghiệm thức 10 từ ngày 39,30% giảm xuống ngày (28,58%), ngày (12,82%) ngày (8,00%), sau chậm lại đến ngày 12 (7,24%) ngày 15 (6,59%) Kết khác biệt so với nghiệm thức lại vào ngày 9, 12 15 Từ kết phân tích cho thấy hiệu khử protein cao lên men đầu vỏ tôm sú với 15% tỷ lệ vi khuẩn có bổ sung 15% rỉ đường 3% muối, tương ứng với nghiệm thức 10 Tốc độ khử protein diễn nhanh từ đến ngày, sau chậm dần đến ngày 12 ngày 15 Bảng Ảnh hưởng nồng độ rỉ đường muối đến hàm lượng tro Nghiệm thức Hàm lượng tro lại (%) Rỉ đường (% w/w) NaCl (% w/w) Ngày Ngày Ngày Ngày Ngày 12 0 21,14d 19,02a 13,75a 11,54b 10,69b 20,84fg 18,73b 12,64d 11,48b 10,70b 21,93b 18,96a 13,49b 11,94a 10,86a gh a b b 20,76 18,92 13,58 11,48 10,02c i c c c 10 20,53 18,46 13,32 10,73 9,91c e g h d 10 20,97 15,98 10,18 7,11 5,96d a d f f 10 22,21 16,95 10,57 6,67 5,81e ef fg g i 10 20,93 16,30 10,34 5,42 5,03g c e j i 15 21,57 16,67 9,71 5,45 4,77h 15 20,67h 15,25h 8,15k 3,51k 3,42l 15 20,69h 16,15 9,94i 5,53hi 4,05ij j h g 15 20,35 16,20 10,07 6,04 4,73h d f e e 20 21,22 16,40 10,71 6,94 5,32f c f j g 20 21,67 16,40 9,68 5,97 4,07i c d i h 20 21,56 17,12 9,92 5,65 3,94jk k h i j 20 19,95 15,41 9,92 4,82 3,85k Ngày 15 9,73a 9,34b 9,29b 8,89c 8,56d 5,39e 5,47e 4,44f 4,02g 2,64k 3,08j 3,52h 4,17g 3,29i 3,32i 3,44hi Ghi chú: Các số liệu bảng giá trị trung bình lần lặp lại Trong cột giá trị có mẫu tự giống thể khác biệt khơng có ý nghĩa mặt thống kê độ tin cậy 95% So sánh kết nghiên cứu với số kết có liên quan đến sản xuất chitin trình bày bảng Tran Bui (2006) sản xuất chitin thô với hàm lượng protein lại tương ứng 13,83% 10,53% lên men đầu vỏ tôm sú với tỉ lệ vi khuẩn L plantarum 15% (v/w), bổ sung 15% (w/w) rỉ đường 3% (w/w) NaCl, lên men nhiệt độ phòng ngày, hàm lượng protein hàm lượng tro lại 8,00% 3,51% [20] Kết nghiên cứu khử 79,64% protein 83,02% tro, thấp so với kết Rao Stevens (2004) sản xuất chitin http://jst.tnu.edu.vn; Email: jst@tnu.edu.vn 235 Huỳnh Xn Phong Đtg Tạp chí KHOA HỌC & CƠNG NGHỆ ĐHTN cách lên men vỏ tôm với vi khuẩn L plantarum 541 (khử 83,0% protein 88,0% khoáng) [24] Kết đạt cao thực với 10% chủng L plantarum A6 có hoạt tính phân giải tinh bột, bổ sung 5% đường glucose 2% muối, khả khử protein khử khoáng đạt 59,8% 81,4% [25] Kết nghiên cứu Nguyen [26] lên men vỏ đầu tôm sú với 15% tỉ lệ vi khuẩn Bacillus spp B8 vi 225(08): 230 - 238 khuẩn Lactobacillus spp L5 1:1 (lên men với vi khuẩn Bacillus spp B8 ngày sau bổ sung chủng Lactobacillus spp L5 tiếp tục lên men), bổ sung 14% rỉ đường 3% muối, kết khử protein khoáng đạt cao ngày 79,19% 82,54% Kết nghiên cứu Khorrami cộng (2012) khử khoáng protein 54,0% 45,0% lên men với loài vi khuẩn L plantarum ngày [27] Bảng Ảnh hưởng nồng độ rỉ đường muối bổ sung đến hàm lượng protein STT 10 11 12 13 14 15 16 Nghiệm thức Rỉ đường (% w/w) 0 0 10 10 10 10 15 15 15 15 20 20 20 20 NaCl (% w/w) 7 7 Hàm lượng protein lại (%) Ngày Ngày Ngày Ngày 39,25a 26,44k 13,20hi 8,93g 36,06b 25,82l 13,79gh 9,12f a i 38,53 27,37 14,51efg 8,99g a m 38,54 24,15 14,35efg 9,35de 39,51a 26,93j 14,08fg 9,58c 39,42a 27,67h 15,76c 9,55c a g a 39,42 27,86 17,28 10,03a a i bc 38,38 27,28 16,04 8,66h a f de 38,93 28,47 14,93 9,15f a f i 39,30 28,58 12,82 8,00i a c ef 39,87 29,56 14,66 9,44d a d cd 38,57 29,29 15,45 9,37d 38,30a 28,77e 15,59cd 9,76b 38,87a 30,72a 16,21bc 9,74b a b 39,78 30,08 16,67ab 9,55c a b 39,27 30,00 16,57ab 9,27e Ngày 12 8,57gh 8,85de 8,52h 8,95cd 9,05bc 9,10b 9,61a 8,30i 8,14j 7,24k 8,34i 8,25ij 8,49h 8,65g 8,69fg 8,78ef Ngày 15 8,29fg 8,57c 8,30f 8,55cd 8,56cd 8,80b 9,32a 7,94i 7,82j 6,59k 8,05h 7,96hi 8,20g 8,37ef 8,36f 8,46de Ghi chú: Các số liệu bảng giá trị trung bình lần lặp lại Trong cột giá trị có mẫu tự giống thể khác biệt khơng có ý nghĩa mặt thống kê độ tin cậy 95% Bảng So sánh kết số nghiên cứu chitin Chỉ tiêu chất lượng chitin Protein lại (%) Tro lại (%) Protein khử (%) Tro khử (%) Thời gian (ngày) Sản phẩm nghiên cứu Kết tham khảo Rao Nguyen Stevens [25] [26] Tran Bui [20] Rao Stevens [24] Khorrami cộng [27] 8,00 13,83 13,9 4,86 8,18 28,8 3,51 10,53 11,9 2,86 3,60 16,4 79,64 - 83,0 59,8 79,19 45,0 83,02 - 88,0 81,4 82,54 54,0 - - Kết luận Kết sản xuất chitin từ vỏ tôm sú thực thành công với điều kiện xác định bao gồm nồng độ vi khuẩn Bacillus sp TV11 vi khuẩn Lactobacillus sp T432 20% với tỷ lệ chủng giống 1:1 (nồng độ 108 tế bào/ml), môi trường bổ sung rỉ đường 15% (w/w) NaCl 3% (w/w), lên men với vi khuẩn Bacillus sp TV11 ngày sau bổ sung vi khuẩn Lactobacillus sp T432, tiếp tục ủ đến ngày Sản phẩm chitin thu với hàm lượng protein tro lại 8,00% 3,51%, tương đương với tỷ lệ khử protein khoáng 79,64% 83,02% 236 http://jst.tnu.edu.vn; Email: jst@tnu.edu.vn Huỳnh Xn Phong Đtg Tạp chí KHOA HỌC & CƠNG NGHỆ ĐHTN TÀI LIỆU THAM KHẢO/ REFERENCES [1] O Aytekin, and M Elibol, “Cocultivation of Lactococcus lactis and Teredinobacter turnirae for biological chitin extraction from prawn waste,” Bioprocess and Biosystems Engineering, vol 33, no 3, pp 393-399, 2009 [2] M V Tzoumaki, T Moschakis, E Scholten, and C G Biliaderis, “In vitro lipid digestion of chitin nanocrystal stabilized o/w emulsions,” Food & Function, vol 4, no 1, pp 121-129, 2013 [3] S A M El-Aidie, “A review on chitosan: Ecofriendly multiple potential applications in the food industry,” International Journal of Advancement in Life Sciences Research, vol 1, no 1, pp 1-14, 2018 [4] M Rinaudo, “Chitin and chitosan: Properties and applications,” Progress in Polymer Science, vol 31, no 7, pp 603-632, 2006 [5] S Kaur, and G S Dhillon, “Recent trends in biological extraction of chitin from marine shell wastes: A review,” Critical Reviews in Biotechnology, vol 35, no 1, pp 44-61, 2013 [6] X Mao, N Guo, J Sun, and C Xue, “Comprehensive utilization of shrimp waste based on biotechnological methods: A review,” Journal of Cleaner Production, vol 143, no 1, pp 814-823, 2017 [7] Y Kim, and R D Park, “Progress in bioextraction processes of chitin from crustacean biowastes,” Journal of the Korean Society for Applied Biological Chemistry, vol 58, no 4, pp 545-554, 2015 [8] W J Jung, and R D Park, “Bioproduction of chitooligosaccharides: Present and Perspectives,” Marine Drugs, vol 12, no 11, pp 5328-5356, 2014 [9] J Synowiecki, and N A A Q Al-Khateeb, “The recovery of protein hydrolysate during enzymatic isolation of chitin from shrimp Crangon crangon processing discards,” Food Chemistry, vol 68, no 2, pp 147-152, 2000 [10] S Duan, L Li, Z Zhuang, W Wu, S Hong, and J Zhou, “Improved production of chitin from shrimp waste by fermentation with epiphytic lactic acid bacteria,” Carbohydrate Polymers, vol 89, no 4, pp 1283-1288, 2012 [11] R Castroa, I Guerrero-Legarretab, and R Bórquez, “Chitin extraction from Allopetrolisthes punctatus crab using lactic fermentation,” Biotechnology Reports, vol 20, p e00287, 2018 [12] T Philibert, B H Lee, and N Fabien, “Current status and new perspectives on chitin and chitosan as functional biopolymers,” http://jst.tnu.edu.vn; Email: jst@tnu.edu.vn 225(08): 230 - 238 Applied Biochemistry and Biotechnology, vol 181, no 4, pp 1314-1337, 2017 [13] F C Francisco, R M C Simora, and S N Nuñal, “Deproteination and demineralization of shrimp waste using lactic acid bacteria for the production of crude chitin and chitosan,” AACL Bioflux, vol 8, no 1, pp 107-115, 2015 [14] Y Xu, C Gallert, and J Winter, “Chitin purification from shrimp wastes by microbialdeproteination and decalcification,” Applied Microbiology and Biotechnology, vol 79, no 4, pp 687-697, 2008 [15] O Ghorbel-Bellaaj, S Hajji, I Younes, M Chaabouni, M Nasri, and K Jellouli, “Optimization of chitin extraction from shrimp waste with Bacillus pumilus A1 using response surface methodology,” International Journal of Biological Macromolecules, vol 61, pp 243-250, 2013 [16] B A Chebaabc, T I Zaghloulc, and A R El-Mahdy, “Demineralized crab and shrimp shell powder: Cost effective medium for Bacillus sp R2 growth and chitinase production,” Procedia Manufacturing, vol 22, pp 413-419, 2018 [17] T K Sini, S Santhosh, and P T Mathew, “Study on the production of chitin and chitosan from shrimp shell by using Bacillus subtilis fermentation,” Carbohydrate Research, vol 342, no 16, pp 2423-2429, 2007 [18] W J Jung, G H Jo, J H Kuk, Y J Kim, K T Oh, and R D Park, “Production of chitin from red crab shell waste by successive fermentation with Lactobacillus paracasei KCTC-3074 and Serratia marcescens FS-3,” Carbohydrate Polymers, vol 68, no 4, pp 746-750, 2007 [19] D L Loi, H N Pham, and X P Huynh, “Isolation and selection of Bacillus spp and Lactobacillus spp producing chitin,” (in Vietnamese), Proceedings of The 6th Young Scientist Conference of Universities and Colleges in Agricultures, Forestries, Fisheries and Water Resources, Tay Nguyen University, Vietnam, 2014, pp 532-536 [20] T L Tran, and V T Bui, “Study on the application of Lactobacillus plantarum in fermentation of shrimp waste (Penaeus monodon) for chitin recovery,” (in Vietnamese), Journal of Fisheries Science and Technology, Nha Trang University, vol 3, pp 24-28, 2006 [21] T M Le, T H Nguyen, T T Pham, T H Nguyen, and T L C Le, Analytical Methods 237 Huỳnh Xn Phong Đtg Tạp chí KHOA HỌC & CƠNG NGHỆ ĐHTN in Fermentation Technology Science and Technology Publishing House, Vietnam, (in Vietnamese), 2005 [22] T B T Phan, “Study on the proteases from earthworm Perionyx excavatus in the autolysis process and their potential application,” PhD Dissertation, VNUHCM-University of Science, (in Vietnamese), 2010 [23] D N Le, Chemical Analytical Methods in Plants and Animals Hue University, (in Vietnamese), 2002 [24] M S Rao and W F Stevens, “Chitin production by Lactobacillus fermentation of shrimp biowaste in a drum reactor and its chemical conversion to chitosan,” Journal of Chemical Technology and Biotechnology, vol 80, no 9, pp 1080-1087, 2005 238 225(08): 230 - 238 [25] M S Rao, and W F Stevens, “Fermentation of shrimp biowaste under different salt concentrations with amylolytic and nonamylolytic Lactobacillus strains for chitin production,” Food Technology and Biotechnology, vol 44, no 1, pp 83-87, 2005 [26] V Q Nguyen, “Isolation and applicatin of Bacillus sp and Lactobacillus sp in preliminary production of chitin,” Master Thesis, Can Tho University, (in Vietnamese), 2011 [27] M Khorrami, G D Najafpour, H Younesi, and M N Hosseinpour, “Production of chitin and chitosan from shrimp chell in batch culture of Lactobacillus plantarum,” Chemical and Biochemical Engineering Quarterly, vol 26, no 3, pp 217-223, 2012 http://jst.tnu.edu.vn; Email: jst@tnu.edu.vn ... nghiệm thức P (TV11+ T432) (lên men với vi khuẩn Bacillus sp TV11 ngày sau bổ sung vi khuẩn Lactobacillus sp T432, tỷ lệ 1:1 (20% vi khuẩn Bacillus sp TV11 20% vi khuẩn Lactobacillus sp T432 (mật số... Lên men vỏ tôm sú với nồng độ vi khuẩn chọn từ thí nghiệm bổ sung vi khuẩn theo tỷ lệ sau: P0: không bổ sung vi khuẩn; PTV11: bổ sung Bacillus sp TV11; PT432: bổ sung Lactobacillus sp T432; PB:L:... 82,54 54,0 - - Kết luận Kết sản xuất chitin từ vỏ tôm sú thực thành công với điều kiện xác định bao gồm nồng độ vi khuẩn Bacillus sp TV11 vi khuẩn Lactobacillus sp T432 20% với tỷ lệ chủng giống